Динамика микроструктурной организации в композиционных магнитных дисперсных средах во вращающемся поле тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Закинян Анастасия Александровна

• Закинян Анастасия Александровна
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Закинян Анастасия Александровна

Введение

Глава 1. Современное состояние исследований процессов динамического структурообразования в композиционных дисперсных средах

1.1. Структура и коллективная динамика частиц в дисперсных средах

1.2. Магнитные дисперсные среды во внешних полях

1.3. Магнитные наноколлоиды и процессы агрегирования

1.4. Композиционные среды на основе магнитных коллоидов и магнитные эмульсии

1.5. Основные результаты и выводы главы

Глава 2. Коллективная динамика микрокапель магнитной эмульсии

во вращающемся поле

2.1. Получение эмульсий магнитной жидкости и методика исследования процессов динамического структурообразования

2.2. Управляемая самосборка двумерной системы микрокапель во вращающемся магнитном поле

2.3. Моделирование процессов структурообразования в системе магнитных микрокапель и обсуждение результатов

2.4. Основные результаты и выводы главы

Глава 3. Структурообразование в системе намагниченных агрегатов магнитного коллоида

3.1. Объекты и методы экспериментальных исследований

3.2. Структурообразование в слое квазитвердых намагниченных агрегатов магнитного коллоида в магнитном поле

3.3. Динамика гибких агрегатов во вращающемся магнитном поле

3.4. Моделирование процессов структурообразования в слое намагниченных агрегатов

3.5. Основные результаты и выводы главы

Глава 4. Макроскопические динамические эффекты в ограниченных объемах композиционных сред на основе магнитных коллоидов

4.1. Объекты и методы экспериментальных исследований

4.2. Макроскопический вращающий момент в композиционных дисперсных средах на основе магнитных коллоидов

4.3. Анализ макроскопических динамических эффектов в композиционных средах на основе магнитных коллоидов и обсуждение результатов

4.4. Основные результаты и выводы главы

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Понимание природы свойств дисперсных сред играет важную роль в фундаментальных и прикладных исследованиях в виду большой распространенности подобных материалов в природе и технике. Исследование закономерностей структурной организации и коллективной динамики дисперсных частиц во взаимосвязи с макроскопическими свойствами среды представляет собой междисциплинарную проблему физики конденсированного состояния. Структурно-динамические процессы в дисперсных средах определяются реализующимися в системе межчастичными взаимодействиями, которые могут иметь различное происхождение и масштаб действия. При этом характер и специфика межчастичных взаимодействий в таких средах могут регулироваться приложением внешних полей. Различные варианты композиции дисперсных систем и способов воздействия внешних силовых полей приводят к широкому разнообразию проявлений процессов структурообразования и коллективной динамики, полная физическая картина которых в настоящее время далека от завершения. В настоящей работе исследования указанных явлений и процессов осуществляются применительно к многокомпонентным средам, создаваемым на основе магнитных коллоидов (магнитных жидкостей). Такие среды, регулируемые внешним магнитным полем, могут рассматриваться в качестве модельных систем для изучения эффектов корреляции и динамики микроструктуры в ансамбле дисперсных частиц. При этом сами данные материалы способны демонстрировать интересные и в значительной степени уникальные функциональные свойства, что привлекает внимание к их изучению и представляет перспективную научную задачу.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Динамика микроструктурной организации в композиционных магнитных дисперсных средах во вращающемся поле»

Актуальность и разработанность темы исследования.

Протекание различных процессов в коллоидных системах в значительной мере определяются спецификой и характером взаимодействий частиц дисперсной фазы коллоида друг с другом и с ограничивающими образец поверхностями. Однако, несмотря на общенаучную и технологическую значимость, понимание закономерностей межчастичных взаимодействии и обусловленных ими процессов структурной организации является далеко неполным. В частности, в дисперсных системах, находящихся под действием переменных внешних (электрических или магнитных) полей, определяющую роль в процессах микроструктурной динамики играют дипольные и гидродинамические взаимодействия. Вследствие дальнодействующего характера такие взаимодействия являются причиной большого числа интересных и нетривиальных коллективных явлений в коллоидных системах, в особенности в неравновесных состояниях. В последнее время интерес к исследованию эффектов дальнодействующих взаимодействий в значительной степени возрос в связи с изучением активных коллоидов, самоорганизующихся коллоидных систем и подобных им объектов. Контролируемый и управляемый массоперенос в микро- и наномасштабе, управление движением малых объектов в жидких средах становятся важными элементами современных технологий, связанных с миниатюризацией процессов (микрофлюидные технологии, лаборатории на чипе и т.п.), что также выводит на передний план исследование эффектов коллективной динамики в коллоидных системах.

При всем сказанном, малоизученными остаются такие важные проблемы как влияние гидродинамических взаимодействий на процессы структурообразования в дисперсных системах при воздействии на них внешних силовых полей различной конфигурации, а также дальнодействующие межчастичные взаимодействия в эмульсиях и процессы динамического структурообразования в них. В недостаточной мере изучено влияние ограничивающих поверхностей на динамику процесса структурной организации в

эмульсиях и суспензиях во внешних переменных, вращающихся, эллиптически- и конически-вращающихся силовых полях. Ограниченное внимание в существующих исследованиях также было уделено изучению вклада дальнодействующих взаимодействий и динамики микроструктуры в коллективный динамический отклик суспензий и эмульсий при воздействии внешнего поля. Решению обозначенных проблем посвящено настоящее исследование, что определяет его научную актуальность и востребованность.

Изучение перечисленных проблем может быть реализовано на примере композиционных сред, создаваемых на основе магнитных коллоидов, что и было сделано в данной работе. В таких средах могут быть осуществлены разнообразные варианты микроструктурного упорядочивания, которое может контролироваться приложением внешнего магнитного поля, что позволяет разрешить целый ряд актуальных вопросов, касающихся проблем динамического структурообразования в гетерогенной среде. Кроме решения вышеописанных фундаментальных проблем, композиционные материалы на основе магнитных коллоидов представляются перспективными функциональными средами в виду возможности управления их физическими свойствами, что является еще одним аспектом актуальности представленных в работе исследований. Цель и задачи работы.

В свете неразрешенных и активно исследуемых проблем в предметной области управляемых дисперсных сред, целью настоящей работы является установление новых закономерностей процессов структурообразования и коллективной динамики частиц дисперсной фазы, обусловленных регулируемыми межчастичными взаимодействиями, в композиционных материалах на основе магнитных наноколлоидов в магнитном поле. Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

- Изучение специфики микроструктурного упорядочения и микрогеометрии возникающих структур в квазидвумерных образцах эмульсий магнитных жидкостей и магнитных коллоидов с намагниченными агрегатами частиц

под действием переменного, вращающегося, конически- и эллиптически-вращающегося магнитного поля.

- Выявление закономерностей эволюции структурного состояния эмульсий магнитных жидкостей и магнитных коллоидов с намагниченными агрегатами частиц в зависимости от характера воздействия внешнего магнитного поля.

- Определение закономерностей и физических механизмов реализации процессов коллективной динамики частиц дисперсной фазы и микроструктурных кластеров исследуемых сред под действием внешнего магнитного поля.

- Изучение взаимосвязи закономерностей протекания микроструктурных процессов и макроскопического динамического отклика в объемах образцов композиционных магнитных сред во вращающемся магнитном поле. Методология и методы исследования.

В рамках диссертационной работы применялись как экспериментальные, так и теоретические методы исследования. В частности, микроструктурное состояние сред и процессы структурообразования изучались методами оптической микроскопии с последующей программной обработкой результатов. При измерении физических параметров материалов применялись стандартные методы и оборудование для измерения плотности, магнитных и реологических свойств. Теоретические исследования осуществлялись с применением аналитических методов и компьютерного моделирования методом броуновской динамики.

Научная новизна диссертации состоит в следующем.

Впервые установлены закономерности процессов структурообразования в магнитных эмульсиях во вращающемся и конически-вращающемся магнитных полях. Обнаружены такие типы структурного упорядочения как цепочечные агрегаты, изотропные кластеры, разветвленные и оккупирующие структуры капель, а также изучены условия и закономерности их формирования.

Предложен механизм реализации вращательного движения кластеров магнитных капель, обусловленный их магнитными и гидродинамическими взаимодействиями, приводящими к коррелированному поведению системы капель. Впервые показано, что межкапельные взаимодействия в конически-вращающемся магнитном поле могут приводить к эффекту инверсии направления вращения кластера капель.

Обнаружены новые закономерности процессов структурообразования в магнитном коллоиде с хорошо развитой системой намагниченных агрегатов частиц во вращающемся, эллиптически- и конически-вращающемся магнитных полях. Исследованы такие типы структурного упорядочения как дискообразные кластеры, разветвленные, нитевидные, спиральные и зигзагообразные структуры агрегатов, а также изучены условия их формирования.

Выявлены различия в закономерностях динамического поведения структурных кластеров магнитных эмульсий и коллоидов с намагниченными агрегатами частиц. Показано, что вращение кластера капель происходит с переменной частотой и сопровождается деформациями кластера, тогда как вращение кластеров агрегатов подобно вращению твердого тела и происходит с постоянной частотой.

Впервые обнаружено возникновение макроскопического вращающего момента в ограниченных объемах композиционных сред на основе магнитных коллоидов, реализующегося за счет внутренних вращений структурных кластеров среды, взаимодействующих с границами образца, во вращающемся поле. Показано, что закономерности проявления макроскопического вращающего момента коррелируют с исследованными особенностями динамики микроструктуры в соответствующих образцах композиционной среды.

Научная и практическая значимость.

В диссертационном исследовании на примере модельных магнитных композиционных сред получены новые данные о механизмах динамического структурообразования в гетерогенных материалах с регулируемыми

межчастичными взаимодействиями во внешнем поле. Рассмотрены различные варианты динамики и изменения микрогеометрии среды и продемонстрирована связь этих процессов с макроскопическим динамическим откликом системы.

Найденные новые закономерности и полученные результаты могут быть обобщены на широкий круг коллективных явлений в коллоидных системах. Данные результаты вносят вклад в решение ряда фундаментальных проблем физики гетерогенных композиционных материалов, физики мягкой материи и конденсированного состояния вещества. В частности, проведенные исследования открывают новые возможности для активного управления и регулирования микроструктуры дисперсных сред. Помимо фундаментального значения, обнаруженные закономерности протекания явлений коллоидной самосборки во вращающихся полях могут быть полезны в технологиях создания и регулирования свойств функциональных материалов. Результаты исследования макроскопической динамики конечных объемов композиционных сред будут полезны в контексте развития новых технологий управляемого транспорта малых объемов жидкости и могут найти применение в микрофлюидных технологиях и других технологиях миниатюризации процессов. Автор защищает:

- Выявленные особенности микроструктурной организации эмульсий магнитной жидкости во вращающемся поле, заключающиеся в формировании анизотропных цепочечных агрегатов, изотропных кластеров, разветвленных и оккупирующих структур микрокапель, а также закономерности реализации данных структурных состояний.

- Обнаруженные особенности микроструктурной организации магнитных коллоидов с намагниченными агрегатами частиц в конически- и эллиптически-вращающихся полях, заключающиеся в формировании вращающихся кластеров, разветвленных, нитевидных, спиральных и зигзагообразных структур, а также закономерности реализации данных структурных состояний.

Выявленные закономерности эволюции структурного состояния композиционных сред на основе магнитных коллоидов, заключающиеся в следующем: цепочечные структуры могут трансформироваться в изотропные кластеры, размер которых растет со временем под действием поля; рост перпендикулярной слою образца стационарной составляющей конически-вращающегося поля приводит к распаду структурных кластеров на элементарные компоненты; приложение стационарной компоненты поля, параллельной слою образца и перпендикулярной нитевидным структурам, приводит к их делению на колеблющиеся участки, а в ряде случаев к эффекту распространяющегося последовательного перестроения системы агрегатов вдоль приложенной компоненты поля.

Установленный механизм вращения изотропных кластеров магнитных эмульсий, связанный с межчастичными магнитными и гидродинамическими взаимодействиями, приводящими к коррелированному движению системы капель. А также обнаруженный эффект инверсии направления вращения изотропного кластера в конически-вращающемся поле, обусловленный взаимодействием кластера с выделяющимися на его границе вращающимися цепочками капель.

Установленные закономерности динамики структурных кластеров композиционных магнитных сред, заключающиеся в том, что частота вращения кластеров магнитных эмульсий гораздо меньше частоты вращения поля, при этом она растет с увеличением напряженности и убывает с ростом частоты вращающегося поля; частота вращения кластеров намагниченных агрегатов совпадает с частотой вращения поля до порогового значения частоты, после которого частота вращения кластеров убывает.

Обнаруженный эффект возникновения и закономерности проявления макроскопического вращающего момента, обусловленного внутренними вращениями микроструктурных кластеров в ограниченных объемах

композиционных сред на основе магнитных коллоидов во вращающемся поле.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав основного содержания, заключения и списка цитируемой литературы.

Первая глава носит обзорный характер. В ней представлен анализ экспериментальных и теоретических работ, посвященных структурной организации в дисперсных системах во внешних полях. Особое внимание уделено процессам динамического структурообразования в магнитных полях. Описаны основные сведения о магнитных коллоидах, а также процессах агрегации в них. Рассмотрены исследования по проблематике микроструктуры и свойств композиционных материалов на основе магнитных коллоидов и, в частности, магнитных эмульсий.

Во второй главе рассмотрена динамика процесса структурообразования в квазидвумерном слое эмульсии, представляющей собой дисперсию капель магнитной жидкости в воде. Изучена эволюция структурного состояния системы под действием вращающегося в плоскости слоя образца магнитном поле. Исследованы условия формирования в среде анизотропных цепочечных агрегатов, изотропных кластеров, разветвленных и оккупирующих структур капель. Рассмотрена динамика движения отдельного изотропного кластера во вращающемся поле. Представлены результаты измерения зависимости средней угловой скорости вращения кластеров от частоты и напряженности вращающегося поля, размера кластера, а также от величины дополнительно приложенного стационарного магнитного поля, перпендикулярного слою образца. Проанализирован физический механизм движения кластеров. Приводятся результаты компьютерного моделирования динамики процессов структурообразования в магнитной эмульсии.

В третьей главе исследуются процессы динамического структурообразования в слое магнитного коллоида, содержащего хорошо

развитую систему агрегатов с отличным от нуля результирующим магнитным моментом. Рассматриваются эффекты, обусловленные действием вращающегося, эллиптически- и конически-вращающегося магнитных полей, в системах квазитвердых и гибких агрегатов. Анализируется дифракционное рассеяние света на структурах агрегатов при различных вариантах воздействия магнитного поля. Представлены результаты измерения зависимости частоты вращения кластеров агрегатов от частоты магнитного поля, вращающегося в плоскости слоя образца, а также от величины дополнительно приложенного стационарного магнитного поля, перпендикулярного слою. Выявлены отличия в поведении системы намагниченных агрегатов от поведения системы капель магнитной эмульсии. Приводятся результаты компьютерного моделирования процессов структурообразования в системе намагниченных агрегатов.

В четвертой главе рассматривается влияние процессов динамики микроструктурных образований в композиционных средах на основе магнитных коллоидов во вращающемся магнитном поле на закономерности макроскопического динамического отклика в конечных объемах данных сред. Приводятся результаты измерений макроскопического вращающего момента возникающего в ограниченном образце среды в зависимости от частоты и напряженности вращающегося магнитного поля, а также от концентрации дисперсной фазы среды. В качестве образцов сред рассмотрены магнитные коллоиды с намагниченными агрегатами частиц и магнитные эмульсии с микрокаплями дисперсной фазы, сохраняющими сферическую форму, а также с деформируемыми внешним полем дисперсными микрокаплями. Выполнен анализ и компьютерное моделирование явлений генерации макроскопического вращающего момента в композиционных магнитных средах.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы работы.

Объем диссертации составляет 161 страницу машинописного текста, содержит 61 рисунок и 183 литературных источника.

Достоверность и апробация результатов.

Полученные в диссертационной работе результаты являются достоверными, что с одной стороны подтверждается корректностью использованных методик экспериментальных исследований, применением стандартных приборов и оборудования при проведении измерений, анализом погрешностей измерений, а с другой стороны обеспечивается использованием апробированных методик аналитических и численных исследований и хорошим согласием полученных экспериментальных и теоретических данных.

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях и форумах: V, VI Всероссийские научные конференции «Физико-химические и прикладные проблемы магнитных дисперсных наносистем» (Ставрополь, 2015, 2017); 16, 17, 19 Международные Плесские научные конференции по нанодисперсным магнитным жидкостям (Плес, 2014, 2016, 2020); Moscow International Symposium on Magnetism (Moscow, 2014, 2017); Russian Conference on Magnetohydrodynamics (Perm, 2015); VIII Научно-практическое совещание «Актуальные проблемы физики конденсированных сред» (Пермь, 2014); Х! Международная конференция «Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериалов» (Курск, 2014); Международная конференция-конкурс молодых физиков (Москва, 2018); Международный молодежный научный форум «ЛОМОНОСОВ» (Москва, 2015); Всероссийские научные конференции студентов-физиков и молодых ученых (Ижевск, 2014, Омск, 2015, Ростов-на-Дону, 2016); Ежегодные научно-практические конференции СКФУ «Университетская наука - региону» (Ставрополь, 2015, 2017, 2018, 2019 гг.), а также на семинарах научной школы «Физика магнитных наносистем» Северо-Кавказского федерального университета.

Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания (проекты №№ 0795-20200030; 3.5822.2017/8.9), а также при частичной поддержке грантов Президента РФ

(№ МК-3169.2017.2) и Российского фонда фундаментальных исследований (№ 18-33-00796-мол_а).

По теме диссертации опубликовано 30 научных работ, основное содержание диссертации отражено в 20 научных работах, в том числе в 9 статьях в реферируемых журналах, входящих в базы данных Web of Science, Scopus и перечень рецензируемых научных изданий, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России.

Личный вклад соискателя.

Автором лично выполнены все экспериментальные исследования, обработка результатов измерений и имеющиеся в диссертационной работе расчеты. В соавторстве выполнена программная реализация вычислительных алгоритмов представленных моделей. Лично проведено компьютерное моделирование и сравнение с результатами экспериментальных исследований. Основные выводы и положения диссертационной работы сформулированы лично автором.

ГЛАВА 1.

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ДИНАМИЧЕСКОГО СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ В КОМПОЗИЦИОННЫХ ДИСПЕРСНЫХ СРЕДАХ

1.1. Структура и коллективная динамика частиц в дисперсных средах

Дисперсные среды с активно взаимодействующими частицами привлекают в настоящее время значимое внимание в таких областях исследования как коллоидная самосборка, микрогидродинамика и микрофлюидные технологии, проектирование функциональных устройств, таких как микророботы и датчики, а также представляют интерес в качестве эффективных модельных систем для теоретических и экспериментальных исследований в физике конденсированных сред. Ранние исследования в данной предметной области были в основном сосредоточены на рассмотрении различных аспектов равновесного фазового поведения и статической самосборки в таких системах. При этом в последние годы наблюдается значительный рост интереса и прогресс в понимании динамических свойств и коллективной динамики сильно коррелированных, управляемых дисперсных систем [57, 136, 156, 173].

Особенный интерес в контексте данного исследования представляют дисперсные системы, в которых процессы структурной организации и динамики частиц инициируются действием внешних полей [58]. В частности, управление ансамблями коллоидных частиц может осуществляться приложением электрического поля. Действие стационарного однородного электрического поля индуцирует электрические моменты дисперсных частиц, взаимодействие которых

приводит к возникновению анизотропных упорядоченных структур цепочечного или колоннообразного типа [78]. Активным откликом на электрическое поле обладают электростатически стабилизированные коллоидные дисперсии, приложение однородного поля к которым приводит к направленной электрофоретической миграции частиц [79, 138, 144, 162]. Незаряженные диэлектрические частицы могут быть поляризованы в приложенном поле, что также дает возможность управления ими в градиентных полях [71, 72, 163]. Коллоидами также можно манипулировать, используя эффект воздействия электрического поля на дисперсионную среду. Так изначально незаряженные коллоидные частицы, помещенные в однородное поле, будут поляризоваться, что приведет к образованию облака экранирующих ионов в среде вблизи частицы. Внешнее электрическое поле, воздействуя на этот двойной электрический слой, приводит к течению жидкости. Данный эффект не производит результирующего упорядоченного движения симметричных частиц. Однако, если частица имеет некоторую асимметрию формы или заряда, потоки жидкости становятся асимметричными и могут привести к результирующему движению частиц [28, 34, 158, 164].

Иной подход к управлению движением коллоидных систем при помощи электрического поля заключается в использовании вращательной неустойчивости, так называемого эффекта Квинке, состоящего в том, что диэлектрическая коллоидная частица в сильном электрическом поле может начать самопроизвольно вращаться [127]. Это вращение происходит, когда существует разница во времени релаксации заряда между частицей и жидкостью. В сильном электрическом поле диэлектрическая частица будет приобретать результирующий индуцированный дипольный момент. Если время релаксации заряда частицы больше, чем у жидкости, то этот индуцированный диполь будет направлен антипараллельно приложенному полю. Данная конфигурация неустойчива к возмущениям и любое малое вращательное смещение будет производить крутящий момент, который усиливает возмущение. Это приводит к самопроизвольному вращению с

постоянной угловой скоростью, перпендикулярной приложенному полю [127]. В случае, если вращающиеся частицы находятся рядом с твердой поверхностью или в контакте с ней, они приходят в поступательное движение. Отметим, что частицы в суспензии Квинке могут перемещаться в разных направлениях, поскольку ось их вращения параллельна поверхности и может иметь произвольное направление в этой плоскости. Однако коллективные эффекты взаимодействия частиц могут синхронизировать их движение [35, 44, 115, 143].

Широкое разнообразие возможностей регулирования микроструктуры дисперсных сред предоставляет применение переменных полей. Так, в работах [25, 172] были изучены регулируемые парные взаимодействия между частицами во вращающихся электрических полях. При помощи разработанной экспериментальной технологии и методов анализа проведены экспериментальные исследования фазовой диаграммы двумерной системы частиц с регулируемым (дальнодействующим притягивающим и короткодействующим отталкивающим) межчастичным взаимодействием. Показано, что коллоидная система может находиться в газообразном, жидком и кристаллическом состояниях (Рисунок 1.1.1). Экспериментально наблюдаемая фазовая диаграмма демонстрирует существование областей газа, жидкости, суперфлюида (сверхкритическая жидкость) и кристаллов в зависимости от плотности коллоидной суспензии и амплитуды вращающихся электрических полей. Рассматривались также суспензии в конически-вращающемся электрическом поле. Парные потенциалы для разных конических углов поворота поля демонстрируют вариативность, позволяющую моделировать взаимодействия, включая такие, как отталкивание, притяжение, взаимодействие с короткодействующим отталкиванием и дальнодействующим притяжением, взаимодействие барьерного типа, двойное отталкивание, похожее на потенциал сглаженных коллапсирующих сфер [110]. Полученные результаты могут применяться в качестве модельных для описания различных процессов и явлений в физике конденсированного состояния вещества. В частности, рассмотрение перестраиваемых взаимодействий в дисперсных системах является

перспективным в исследованиях аномалий сценария плавления и диффузии в системах сглаженных коллапсирующих сфер [61], формирования сложных кристаллических структур, коллективных флуктуаций в жидкостях [99], кинетики спинодального распада и коалесценции в разных режимах межчастичного взаимодействия.

Рисунок 1.1.1. Самосборка коллоидных частиц диоксида кремния диаметром 2.12 мкм во вращающемся с частотой 30 кГц электрическом поле. Показан переход системы из жидкого состояния в кристаллическое с ростом величины поля. Из работы [172].

Другой способ осуществления манипулирования коллоидными частицами состоит в использовании акустических полей [48, 114, 146]. Значительное число работ в этом направлении было посвящено использованию акустических волн в микрофлюидных приложениях для сортировки частиц с помощью акустической левитации. В последнее время также было показано, что акустические волны могут быть применены для управления движением асимметричных частиц за счет гидродинамических эффектов [130, 167], что дает дополнительные возможности для изучения коллективных процессов в конденсированных средах. Так, экспериментально наблюдалась самосборка стержневидных и сферических частиц в крупные агрегаты. Акустическая волна в суспензии также может генерировать полосовые и кольцеобразные структуры, состоящие из большого числа частиц [133]. Эффекты динамики микроструктур в поле акустической волны применялись, в частности, для задач перемешивания жидкости в микромасштабе [182]. При этом значительную роль в процессах структурообразования в акустическом поле играют

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Закинян Анастасия Александровна, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гладких, Д.В. Особенности намагничивания ферроколлоидов, обусловленные изменением их структуры, при взаимодействии с электрическим и магнитным полями: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.13 / Гладких Дмитрий Владимирович. - Ставрополь, 2006. - 175 с.

2. Диканский, Ю.И. Динамические эффекты в магнитной жидкости с микрокаплями концентрированной фазы во вращающемся магнитном поле / Ю.И. Диканский, М.А. Беджанян, А.А. Колесникова, А.Ю. Гора [и др.] // Журнал технической физики. - 2019. - Т. 89. - Вып. 3. - С. 373-377.

3. Диканский, Ю.И. Эффекты взаимодействия частиц и структурно-кинетические процессы в магнитных коллоидах: дис. ... д-ра физ.-мат. наук: 01.04.14 / Диканский Юрий Иванович. - Ставрополь, 1999. - 305 с.

4. Диканский, Ю.И. О возможности структурного и магнитного упорядочения в магнитных коллоидах / Ю.И. Диканский, Ж.Г. Вегера, Р.Г. Закинян, О.А. Нечаева [и др.] // Коллоидный журнал. - 2005. - Т. 67. - С. 161-166.

5. Диканский, Ю.И. Об особенностях магнитных и структурных свойств магнитных коллоидов, содержащих квазитвердые намагниченные агрегаты / Ю.И. Диканский, Д.В. Гладких, А.А. Закинян, А.Г. Испирян // 19-я Международная Плесская научная конференция по нанодисперсным магнитным жидкостям. Сборник научных трудов. - Плес, 2020. - С. 128-133.

6. Диканский, Ю.И. Влияние вращающегося магнитного поля на структурное состояние системы намагниченных агрегатов / Ю.И. Диканский, Д.В. Гладких, А.А. Колесникова // 17-я Международная Плесская научная конференция по нанодисперсным магнитным жидкостям. Сборник научных трудов. - Плес, 2016. - С. 124-130.

7. Диканский, Ю.И. Влияние взаимно перпендикулярных постоянного и вращающегося магнитных полей на поведение намагниченных агрегатов / Ю.И. Диканский, Д.В. Гладких, А.А. Колесникова // Физико-химические проблемы магнитных дисперсных наносистем: V Всероссийская научная конференции -Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2015. - С. 66-73.

8. Диканский, Ю.И. Процессы структурирования в магнитных коллоидах с намагниченными агрегатами во вращающемся магнитном поле / Ю. И. Диканский, Д.В. Гладких, А.А. Колесникова // 16-я Международная Плесская научная конференция по нанодисперсным магнитным жидкостям. Сборник научных трудов. - Плес, 2014. - С. 193-198.

9. Диканский, Ю.И. О возможности магнитного упорядочения в коллоидных системах однодоменных частиц / Ю. И. Диканский, Д. В. Гладких, С. А. Куникин, А.А. Золотухин // Журнал технической физики. - 2012. - Т. 82. - С. 135-139.

10. Диканский, Ю.И. Агломерация магнитных микроагрегатов во вращающемся магнитном поле / Ю. И. Диканский, А. И. Жакин, Д. В. Гладких, А. А. Колесникова // Физико-химические и прикладные проблемы магнитных дисперсных наносистем: VI Всероссийская научная конференция. Сборник научных трудов. -Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2017. - С. 8-15.

11. Дроздова, В.И. Концентрационные структуры и межфазные явления в магнитных коллоидах: дис. ... д-ра физ.-мат. наук: 01.04.14 / Дроздова Виктория Игоревна. - Ставрополь, 1998. - 339 с.

12. Дроздова, В. И. Диффузия частиц феррожидкости в магнитном поле / В. И. Дроздова, В.В. Чеканов // Магнитная гидродинамика. - 1981. - №1. - С. 61-63.

13. Ерин, К.В. Эффект изменения оптической плотности магнитной эмульсии в электрическом и магнитном полях / К.В. Ерин, С.А. Куникин // Оптика и спектроскопия. - 2008. - Т. 104. - С. 319-323.

14. Зубарев, А.Ю. Реологические свойства полидисперсных магнитных жидкостей. Влияние цепочечных агрегатов / А.Ю. Зубарев // Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 2001. - Т. 120. - С. 94-103.

15. Закинян, А.Р. Макроскопические свойства композиционных сред на основе магнитных коллоидов, определяемые процессами микромасштабного структурообразования: дис. ... д-ра физ.-мат. наук: 01.04.07 / Закинян Артур Робертович. - Ставрополь, 2019. - 304 с.

16. Закинян, А.Р. Электропроводность магнитных эмульсий с цепочечной микроструктурой в магнитном поле / А.Р. Закинян, А.А. Закинян // Наука. Инновации. Технологии. - 2020. - № 1. - С. 7-18.

17. Иванов, А.О. Фазовое расслоение магнитных жидкостей: дис. ... д-ра физ.-мат. наук: 01.04.14 / Иванов Алексей Олегович. - Екатеринбург, 1998. - 295 с.

18. Колесникова, А.А. Структура и реология комплексных магнитных коллоидов во вращающемся поле / А.А. Колесникова // Физическое образование в вузах. - 2018. - Т. 24. - № 1С. - С. 52-53.

19. Колесникова, А.А. Структурная организация и динамика магнитных эмульсий во вращающемся магнитном поле / А.А. Колесникова, А.Р. Закинян // Физико-химические и прикладные проблемы магнитных дисперсных наносистем: VI Всероссийская научная конференция. Сборник научных трудов. - Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2017. - С. 35-40.

20. Левич, В.Г. Физико-химическая гидродинамика / В.Г. Левич. - М: ФИЗМАТЛИТ, 1959. - 699 с.

21. Поршнев, С.В. Компьютерное моделирование физических процессов в пакете MATLAB / С.В. Поршнев. - СПб.: Лань, 2011. - 736 с.

22. Хаппель, Дж. Гидродинамика при малых числах Рейнольдса / Дж. Хаппель, Г. Бреннер. - М.: Мир, 1976. - 630 с.

23. Чеканов, В.В. Магнетизм малых частиц и их взаимодействие в коллоидных ферромагнетиках: дис. ... д-ра физ.-мат. наук: 01.04.11 / Чеканов Владимир Васильевич. - Ставрополь, 1985. - 338 с.

24. Шульман, З.П. Магнитореологический эффект / З.П. Шульман, В.И. Кордонский. - Минск: Наука и техника, 1982. - 184 с.

25. Юрченко, С.О. Коллективная динамика, термодинамика и парные корреляции в системах с регулируемым межчастичным взаимодействием: дис. ... д-ра физ.-мат. наук: 01.04.07 / Юрченко Станислав Олегович. - Москва, 2019. -324 с

26. Ahmed, D. Neutrophil-inspired propulsion in a combined acoustic and magnetic field / D. Ahmed, T. Baasch, N. Blondel, N. Laubli [et al.] // Nature Communications. -2017. - Vol. 8. - 770.

27. Ahmed, N. New oil-in-water magnetic emulsion as contrast agent for in vivo magnetic resonance imaging (MRI) / N. Ahmed, C. Jaafar-Maalej, M.M. Eissa, H. Fessi [et al.] // Journal of Biomedical Nanotechnology. - 2013. - Vol. 9. - P. 1579-1585.

28. Anderson, J.L. Colloid transport by interfacial forces / J.L. Anderson // Annual Review of Fluid Mechanics. - 1989. - Vol. 21. - P. 61-99.

29. Bacri, J.-C. Behavior of a magnetic fluid micro-drop in a rotating magnetic field / J.-C. Bacri, A. Cebers, R. Perzynski // Physical Review Letters. - 1994. - Vol. 72. - P. 2705-2708.

30. Bacri, J.-C. Motion of a pair of rigid ferrofluid drops in a rotating magnetic field / J.-C. Bacri, C. Drame, B. Kashevsky, S. Neveu [et al.] // Progress in Colloid and Polymer Science. - 1995. - Vol. 98. - P. 124-127.

31. Bacri, J.-C. Instability of ferrofluid magnetic drops under magnetic field / J.-C. Bacri, D. Salin // Journal de Physique Lettres. - 1982. - Vol. 43. - L-649-L-654.

32. Bacri, J.-C. Study of the deformation of ferrofluid droplets in a magnetic field / J.-C. Bacri, D. Salin, R. Massart // Journal de Physique Lettres. - 1982. - Vol. 43. - L-179-L-184.

33. Bartlett, P. A geometrically based mean field theory of polydisperse hard spheres mixtures / P. Bartlett // Journal of Chemical Physics. - 1997. - Vol. 107. - P. 188-197.

34. Bazant, M.Z. Induced-charge electrokinetic phenomena / M.Z. Bazant, T.M. Squires // Current Opinion in Colloid and Interface Science. - 2010. - Vol. 15. - P. 203-213.

35. Belovs, M. Quincke rotation driven flows / M. Belovs, A. Cebers // Physical Review Fluids. -2020. - Vol. 5. - 013701.

36. Belykh, S.S. Magneto-optic effect in water-based magnetic emulsions / S.S. Belykh, C.V. Yerin // Magnetohydrodynamics. - 2018. - Vol. 54. - No. 1-2. - P. 5-10.

37. Bica, I. Physical characteristics of magnetorheological suspensions and their applications / I. Bica, Y.D. Liu, H.J. Choi // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. - 2013. - Vol. 19. - P. 394-406.

38. Bharti, B. Assembly of reconfigurable colloidal structures by multidirectional field-induced interactions / B. Bharti, O.D. Velev // Langmuir. - 2015. - Vol. 31. - P. 7897-7908.

39. Brojabasi, S. External magnetic field dependent light transmission and scattered speckle pattern in a magnetically polarizable oil-in-water nanoemulsion / S. Brojabasi, B.B. Lahiri, J. Philip // Physica B. - 2014. - Vol. 454. - P. 272-278.

40. Casic, N. Friction-controlled bending solitons as folding pathway toward colloidal clusters / N. Casic, S. Schreiber, P. Tierno, W. Zimmermann [et al.] // EPL. -2010. - Vol. 90. - 58001.

41. Camp, P.J. Structure and scattering in colloidal ferrofluids / P.J. Camp, G.N. Patey // Physical Review E. - 2000. - Vol. 62. - P. 5403-5408.

42. Cebers, A. Dynamics of a flexible magnetic chain in a rotating magnetic field / A. Cebers, I. Javaitis // Physical Review E. - 2004. - Vol. 69. - 021404.

43. Cebers, A. Dynamics of superparamagnetic filaments with finite magnetic relaxation time / A. Cebers, H. Kalis // European Physical Journal E. - 2011. - Vol. 34. - 30.

44. Cebers, A. Poiseuille flow of a Quincke suspension / A. Cebers // Physical Review E. - 2014. - Vol. 90. - 032305.

45. Cernak, J. Aggregation of magnetic holes in a rotating magnetic field / J. Cernak, G. Helgesen // Physical Review E. - 2008. - Vol. 78. - 061401.

46. Cernak, J. Aggregation dynamics of nonmagnetic particles in a ferrofluid / J. Cernak, G. Helgesen, A.T. Skjeltorp // Physical Review E. - 2004. - Vol. 70. - 031504.

47. Cichocki, B. Friction and mobility for colloidal spheres in Stokes flow near a boundary: The multipole method and applications / B. Cichocki, R.B. Jones, R. Kutteh, E. Wajnryb // Journal of Chemical Physics. - 2000. - Vol. 112. - P. 2548-2561.

48. Connacher, W. Micro/nano acoustofluidics: materials, phenomena, design, devices, and applications / W. Connacher, N. Zhang, A. Huang, J. Mei [et al.] // Lab on a Chip. - 2018. - Vol. 18. - P. 1952-1996.

49. Crocker, J.C. Two-point microrheology of inhomogeneous soft materials / J.C. Crocker, M.T. Valentine, E.R. Weeks, T. Gisler [et al.] // Physical Review Letters. -2000. - Vol. 85. - P. 888-891.

50. Curran, A. Partial synchronization of stochastic oscillators through hydrodynamic coupling / A. Curran, M.P. Lee, M.J. Padgett, J.M. Cooper [et al.] // Physical Review Letters. - 2012. - Vol. 108. - 240601.

51. Darras, A. Ribbons of superparamagnetic colloids in magnetic field / A. Darras, J. Fiscina, M. Pakpour, N. Vandewalle [et al.] // European Physical Journal E. - 2016. -Vol. 39. - 47.

52. Davies, P. Monte Carlo simulations of the structure of magnetic fluid composites / P. Davies, J. Popplewell, G. Martin, A. Bradbury [et al.] // Journal of Physics D: Applied Physics. - 1986. - Vol. 19. - P. 469-476.

53. Delmotte, B. Hydrodynamic shocks in microroller suspensions / B. Delmotte, M. Driscoll, P. Chaikin, A. Donev // Physical Review Fluids. - 2017. - Vol. 2. - 092301.

54. Dikansky, Y.I. Magnetic and structural properties of magnetic colloids with a well-developed system of magnetized aggregates / Y.I. Dikansky, D.V. Gladkikh, A.A. Zakinyan, A.G. Ispiryan [et al.] // Journal of Molecular Liquids. - 2020. - Vol. 319. -114171.

55. Dikansky, Yu.I. Structural organization in the system of magnetized aggregates in elliptically polarized rotating magnetic field / Yu.I. Dikansky, D.V. Gladkikh, A.A. Kolesnikova // Journal of Nano- and Electronic Physics. - 2014. - Vol. 6. - No 3. -03029.

56. Dikansky, Yu.I. Structure formation in system aggregates with uncompensated magnetic moment under the action of rotating and constant magnetic fields / Yu.I. Dikansky, D.V. Gladkikh, A.A. Kolesnikova // Russian conference on Magnetohydrodynamics (RMHD-2015). Book of Abstracts. - Perm, 2015. - P. 23.

57. Dobnikar, J. Emergent colloidal dynamics in electromagnetic fields / J. Dobnikar, A. Snezhko, A. Yethiraj // Soft Matter. - 2013. - Vol. 9. - P. 3693-3704.

58. Driscoll, M. Leveraging collective effects in externally driven colloidal suspensions: experiments and simulations / M. Driscoll, B. Delmotte // Current Opinion in Colloid and Interface Science. - 2019. - Vol. 40. - P. 42-57.

59. Driscoll, M. Unstable fronts and motile structures formed by microrollers / M. Driscoll, B. Delmotte, M. Youssef, S. Sacanna [et al.] // Nature Physics. - 2017. - Vol. 13. - P. 375-379.

60. Dubois, E. Preparation and properties of monodisperse magnetic fluids / E. Dubois, V. Cabuil, R. Massart, E. Hasmonay [et al.] // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 1995. - Vol. 149. - P. 1-5.

61. Dudalov, D.E. How dimensionality changes the anomalous behavior and melting scenario of a core-softened potential system? / D.E. Dudalov, Y.D. Fomin, E.N. Tsiok, V.N. Ryzhov // Soft Matter. - 2014. - Vol. 10. - P. 4966-4976.

62. Dikansky, Y.I. Magnetization features of thin layers of magnetic fluids with a well-developed system of magnetized aggregates / Y.I. Dikansky, D.V. Gladkikh, A.Y. Shevchenko, A.A. Sidelnikov // Magnetohydrodynamics. - 2014. - Vol. 50. - P. 27-33.

63. Di Leonardo, R. Hydrodynamic synchronization of light driven microrotors / R. Di Leonardo, A. Buzas, L. Kelemen, G. Vizsnyiczai [et al.] // Physical Review Letters. - 2012. - Vol. 109. - 034104.

64. Ebbens, S.J. In pursuit of propulsion at the nanoscale / S.J. Ebbens, J.R. Howse // Soft Matter. - 2010. - Vol. 6. - P. 726-738.

65. Erdmanis, J. Magnetic micro-droplet in rotating field: numerical simulation and comparison with experiment / J. Erdmanis, G. Kitenbergs, R. Perzynski, A. Cebers // Journal of Fluid Mechanics. - 2017. - Vol. 821. - P. 266-295.

66. Ermak, D.L. Brownian dynamics with hydrodynamic interactions / D.L. Ermak, J.A. McCammon // Journal of Chemical Physics. - 1978. - Vol. 69. - P. 1352-1360.

67. Fabre, D. Acoustic streaming and the induced forces between two spheres / D. Fabre, J. Jalal, J. Leontini, R. Manasseh // Journal of Fluid Mechanics. - 2017. - Vol. 810. - P. 378-391.

68. Faraudo, J. Predicting the self-assembly of superparamagnetic colloids under magnetic fields / J. Faraudo, J.S. Andreu, C. Calero, J. Camacho // Advanced Functional Materials. - 2016. - Vol. 26. - P. 3837-3858.

69. Felderhof, B.U. Mobility matrix of a spherical particle translating and rotating in a viscous fluid confined in a spherical cell, and the rate of escape from the cell / B.U. Felderhof, A. Sellier // Journal of Chemical Physics. - 2012. - Vol. 136. - 054703.

70. Gazeau, F. Anisotropy of the structure factor of magnetic fluids under a field probed by small-angle neutron scattering / F. Gazeau, E. Dubois, J.-C. Bacri, F. Boue [et al.] // Physical Review E. - 2002. - Vol. 65. - 031403.

71. Gascoyne, P.R.C. Particle separation by dielectrophoresis / P.R.C. Gascoyne, J. Vykoukal // Electrophoresis. - 2002. - Vol. 23. - P. 1973-1983.

72. Gangwal, S. Dielectrophoretic assembly of metallodielectric Janus particles in ac electric fields / S. Gangwal, O.J. Cayre, O.D. Velev // Langmuir. - 2008. - Vol. 24. - P. 13312-13320.

73. Gladkikh, D.V. Structural transformations in a thin layer of magnetic colloid with magnetized aggregates exposed to an elliptically polarized rotating magnetic field / D.V. Gladkikh, Yu.I. Dikansky, A.A. Kolesnikova // Magnetohydrodynamics. - 2016. -Vol. 52. - No. 3. - P. 287-300.

74. Gladkikh, D.V. Structural organization in magnetic fluids with magnetized aggregates in rotating magnetic field / D.V. Gladkikh, Yu.I. Dikansky, A.A. Kolesnikova // Solid State Phenomena. - 2015. - Vols. 233-234. - P. 318-322.

75. Gladkikh, D.V. Structural organization in magnetic fluids with magnetized aggregates in rotating magnetic field / D.V. Gladkikh, Yu.I. Dikansky, A.A.

Kolesnikova // Moscow International Symposium on Magnetism (MISM 2014). Books of Abstracts. - Moscow, 2014. - P. 827.

76. Groh, B. Long-ranged orientational order in dipolar fluids / B. Groh, S. Dietrich // Physical Review Letters. - 1994. Vol. 72. - P. 2422-2425.

77. Hagen, M.H.J. Algebraic decay of velocity fluctuations in a confined fluid / M.H.J. Hagen, I. Pagonabarraga, C.P. Lowe, D. Frenkel // Physical Review Letters. -1997. - Vol. 78. - P. 3785-3788.

78. Hao, T. Electrorheological suspensions / T. Hao // Advances in Colloid and Interface Science. - 2002. - Vol. 97. - P. 1-35.

79. Hayward, R.C. Electrophoretic assembly of colloidal crystals with optically tunable micropatterns / R.C. Hayward, D.A. Saville, I.A. Aksay // Nature. - 2000. -Vol. 404. - P. 56-59.

80. Helgesen, G. Dynamic behavior of simple magnetic hole systems / G. Helgesen, P. Pieranski, A.T. Skjeltorp // Physical Review A. - 1990. - Vol. 42. - P. 7271-7280.

81. Helgesen, G. An experimental system for studying dynamic behavior of magnetic microparticles / G. Helgesen, A.T. Skjeltorp // Journal of Applied Physics. - 1991. -Vol. 69. - P. 8277-8284.

82. Hoell, A. Solvent dependent arrangement of shell molecules in ferrofluids studied by SANS with polarized neutrons / A. Hoell, M. Kammel, A. Heinemann, A. Wiedenmann // Journal of Applied Crystallography. - 2003. - Vol. 36. - P. 558-561.

83. Hopkins, R. Control and characterisation of a single aerosol droplet in a single-beam gradient-force optical trap / R. Hopkins, L. Mitchem, A. Ward, J. Reid // Physical Chemistry Chemical Physics. - 2004. - Vol. 6. - P. 4924-4927.

84. Huang, J.P. Computer simulations of the structure of colloidal ferrofluids / J.P. Huang, Z. Wang, C. Holm // Physical Review E. - 2005. - Vol. 71. - 061203.

85. Huke, B. Magnetic properties of colloidal suspensions of interacting particles / B. Huke, M. Lücke // Reports on Progress in Physics. - 2004. - Vol. 67. - P. 1731-1768.

86. Ivanov, A.O. Chain aggregate structure and magnetic birefringence in polydisperse ferrofluids / A.O. Ivanov, S.S. Kantorovich // Physical Review E. - 2004.

- Vol. 70. - 021401.

87. Ivanov, A.O. Magnetic properties of poly disperse ferrofluids: A critical comparison between experiment, theory, and computer simulation / A.O. Ivanov, S.S. Kantorovich, E.N. Reznikov, C. Holm [et al.] // Physical Review E. - 2007. - Vol. 75. -061405.

88. Ivanov, A.O. Nonmonotonic field-dependent magnetic permeability of a paramagnetic ferrofluid emulsion / A.O. Ivanov, O.B. Kuznetsova // Physical Review E.

- 2012. - Vol. 85. - 041405.

89. Ivanov, A.O. Applying the chain formation model to magnetic properties of aggregated ferrofluids / A.O. Ivanov, Z. Wang, C. Holm // Physical Review E. - 2004. -Vol. 69. - 031206.

90. Ivanov, A.O. Chain formation and phase separation in ferrofluids: the influence on viscous properties / A.O. Ivanov, A. Zubarev // Materials. - 2020. - Vol. 13. - 3956.

91. Ivey, M. Magnetic-field-induced structural transitions in a ferrofluid emulsion / M. Ivey, J. Liu, Y. Zhu, S. Cutillas // Physical Review E. - 2000. - Vol. 63. - 011403.

92. Jäger, S. Pattern formation of dipolar colloids in rotating fields: layering and synchronization / S. Jäger, S.H.L. Klapp // Soft Matter. - 2011. - Vol. 7. - P. 66066616.

93. Jäger, S. Dynamics of cluster formation in driven dipolar colloids dispersed on a monolayer / S. Jäger, H. Stark, S.H.L. Klapp // Journal of Physics: Condensed Matter. -2013. - Vol. 25. - 195104.

94. Janiaud, E. Spinning ferrofluid microscopic droplets / E. Janiaud, F. Elias, J.-C. Bacri, V. Cabuil [et al.] // Magnetohydrodynamics. - 2000. - Vol. 36. - P. 301-314.

95. Jones, R.B. Dynamics of suspended colloidal spheres / R.B. Jones, P.N. Pusey // Annual Review of Physical Chemistry. - 1991. - Vol. 42. - P. 137-169.

96. Jones, R.B. Spherical particle in Poiseuille flow between planar walls / R.B. Jones // Journal of Chemical Physics. - 2004. - Vol. 121. - P. 483-500.

97. Kantorovich, S.S. Chain aggregate structure in polydisperse ferrofluids: different applications / S.S. Kantorovich // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. -2005. - Vol. 289. - P. 203-206.

98. Kahkeshani, S. Drop formation using ferrofluids driven magnetically in a step emulsification device / S. Kahkeshani, D. Di Carlo // Lab on a Chip. - 2016. - Vol. 16. - P.2474-2480.

99. Khrapak, S.A. Thermodynamics and dynamics of two-dimensional systems with dipolelike repulsive interactions / S.A. Khrapak, N.P. Kryuchkov, S.O. Yurchenko // Physical Review E. - 2018. - Vol. 97. - 022616.

100. Klapp, S.H.L. Collective dynamics of dipolar and multipolar colloids: From passive to active systems / S.H.L. Klapp // Current Opinion in Colloid and Interface Science. - 2016. - Vol. 21. - P. 76-85.

101. Klokkenburg, M. Direct imaging of zero-field dipolar structures in colloidal dispersions of synthetic magnetite / M. Klokkenburg, C. Vonk, E.M. Claesson, J.D. Meeldijk [et al.] // Journal of the American Chemical Society. - 2004. - Vol. 126. - P. 16706-16707.

102. Klotsa, D. Interaction of spheres in oscillatory fluid flows / D. Klotsa, M.R. Swift, R. Bowley, P. King // Physical Review E. - 2007. - Vol. 76. - 056314.

103. Koenderink, G.H. On the validity of Stokes-Einstein-Debye relations for rotational diffusion in colloidal suspensions / G.H. Koenderink, H. Zhang, D.G.A.L. Aarts, M.P. Lettinga [et al.] // Faraday Discussions. - 2003. - Vol. 123. - P. 335-354.

104. Kolesnikova, A.A. Microstructure formation and macroscopic dynamics of ferrofluid emulsion in rotating magnetic field / A.A. Kolesnikova, Yu.I. Dikansky, A.R. Zakinyan // Moscow International Symposium on Magnetism (MISM). Book of Abstracts. - Moscow, 2017. - P. 515.

105. Kolesnikova, A. Rotating magnetic field induced structure formation in a magnetic fluid emulsion / A. Kolesnikova, A. Zakinyan // Magnetohydrodynamics. -2018. - Vol. 54. - No. 1-2. - P. 45-48.

106. Kolesnikova, A. Microstructure formation and macroscopic dynamics of ferrofluid emulsion in rotating magnetic field / A. Kolesnikova, A. Zakinyan, Yu. Dikansky // EPJ Web of Conferences. - 2018. - Vol. 185. - 09004.

107. Kotar, J. Hydrodynamic synchronization of colloidal oscillators / J. Kotar, M. Leoni, B. Bassetti, M.C. Lagomarsino [et al.] // Proceedings of the National Academy of Science of the USA. - 2010. - Vol. 107. - P. 7669-7673.

108. Kruse, T. Monte Carlo simulations of polydisperse ferrofluids: cluster formation and field-dependent microstructure / T. Kruse, A. Spanoudaki, R. Pelster // Physical Review B. - 2003. - Vol. 68. - 054208.

109. Kruse, T. Agglomeration and chain formation in ferrofluids: two-dimensional X-ray scattering / T. Kruse, H.G. Krauthäuser, A. Spanoudaki, R. Pelster // Physical Review B. - 2003. - Vol. 67. - 094206.

110. Kryuchkov, N.P. Complex crystalline structures in a two-dimensional core-softened system / N.P. Kryuchkov, S.O. Yurchenko, Y.D. Fomin, E.N. Tsiok [et al.] // Soft Matter. - 2018. - Vol. 14. - P. 2152-2162.

111. Lebedev, A.V. Weakening of magnetic response experimentally observed for ferrofluids with strongly interacting magnetic nanoparticles / A.V. Lebedev, S.S. Kantorovich, A.O. Ivanov, I.M. Arefyev [et al.] // Journal of Molecular Liquids. - 2019. - Vol. 277. - P. 762-768.

112. Leeuwen, M.E. What makes a polar liquid a liquid? / M.E. Leeuwen, B. Smit // Physical Review Letters. - 1993. - Vol. 71. - P. 3991-3994.

113. Lefébure, S. Monodisperse magnetic nanoparticles: preparation and dispersion in several media / S. Lefébure, E. Dubois, V. Cabuil, S. Neveu [et al.] // Journal of Materials Research. - 1998. - Vol. 13. - P. 2975-2981.

114. Lenshof, A. Acoustouidics 8: Applications of acoustophoresis in continuous flow microsystems / A. Lenshof, C. Magnusson, T. Laurell // Lab on a Chip. - 2012. - Vol. 12. - P. 1210-1223.

115. Lemaire, E. Viscosity of an electro-rheological suspension with internal rotations / E. Lemaire, L. Lobry, N. Pannacci, F. Peters // Journal of Rheology. - 2008. - Vol. 52.

- P.769-783.

116. Li, J. Magneto-acoustic hybrid nanomotor / J. Li, T. Li, T. Xu, M. Kiristi [et al.] // Nano Letters. - 2015. - Vol. 15. - P. 4814-4821.

117. Li,X. Self-assembly of silica microparticles in magnetic multiphase flows: experiment and simulation / X. Li, X.-D. Niu, Y. Li, M.-F. Chen // Physics of Fluids. -2018. - Vol. 30. - 040905.

118. Lopez-Lopez, M. Effect of drop-like aggregates on the viscous stress in magnetic suspensions / M. Lopez-Lopez, P. Kuzhir, A. Zubarev // Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. - 2014. - Vol. 208-209. - P. 53-58.

119. Mahendran, V. Nanofluid based optical sensor for rapid visual inspection of defects in ferromagnetic materials / V. Mahendran, J. Philip // Applied Physics Letters.

- 2012. - Vol. 100. - 073104.

120. Mahendran, V. Sensing of biologically important cations such as Na+, K+, Ca2+,

2+ 3+

Cu , and Fe using magnetic nanoemulsions / V. Mahendran, J. Philip // Langmuir. -2013. - Vol. 29. - P. 4252-4258.

121. Martin, J.E. Thermal coarsening of uniaxial and biaxial field structured composites / J.E. Martin, R.A. Anderson, C.P. Tigges // Journal of Chemical Physics. -1999. - Vol. 110. - P. 4854-4866.

122. Martin, J.E. Driving self-assembly and emergent dynamics in colloidal suspensions by time-dependent magnetic fields / J.E. Martin, A. Snezhko // Reports on Progress in Physics. - 2013. - Vol. 76. - 126601.

123. Martinez-Pedrero, F. Emergent hydrodynamic bound states between magnetically powered micropropellers / F. Martinez-Pedrero, E. Navarro-Argemi, A. Ortiz-Ambriz, I. Pagonabarraga [et al.] // Science Advances. - 2018. - Vol. 4. - eaap9379.

124. Mason, T.G. Optical measurements of frequency-dependent linear viscoelastic moduli of complex fluids / T.G. Mason, D.A. Weitz // Physical Review Letters. - 1995.

- Vol. 74. - P. 1250-1253.

125. McNaughton, B.H. Sudden breakdown in linear response of a rotationally driven magnetic microparticle and application to physical and chemical microsensing / B.H. McNaughton, K.A. Kehbein, J.N. Anker, R. Kopelman // Journal of Physical Chemistry B. - 2006. - Vol. 110. - 18958.

126. Meakin, P. Application of experimental and numerical models to the physics of multiparticle systems / P. Meakin, A.T. Skjeltorp // Advances in Physics. - 1993. - Vol. 42. - P. 1-127.

127. Melcher, J. Electrohydrodynamics: a review of the role of interfacial shear stresses / J. Melcher, G. Taylor // Annual Review of Fluid Mechanics. - 1969. - Vol. 1. - P.111-146.

128. Mondain-Monval, O. Depletion forces in the presence of electrostatic double layer repulsion / O. Mondain-Monval, F. Leal-Calderon, J. Phillip, J. Bibette // Physical Review Letters. - 1995. - Vol. 75. - P. 3364-3367.

129. Müller, K. Pattern formation and coarse-graining in 2D colloids driven by multiaxial magnetic fields / K. Müller, N. Osterman, D. Babic, C.N. Likos [et al.] // Langmuir. - 2014. - Vol. 30. - P. 5088-5096.

130. Nadal, F. Asymmetric steady streaming as a mechanism for acoustic propulsion of rigid bodies / F. Nadal, E. Lauga // Physics of Fluids. - 2014. - Vol. 26. - 082001.

131. Nagaoka, Y. Ordered complex structures formed by paramagnetic particles via self-assembly under an ac/dc combined magnetic field / Y. Nagaoka, H. Morimoto, T. Maekawa // Langmuir. - 2011. - Vol. 27. - P. 9160-9164.

132. Nguyen, N.-T. Micro-magnetofluidics: interactions between magnetism and fluid flow on the microscale / N.-T. Nguyen // Microfluidics and Nanofluidics. - 2012. - Vol. 12. - P. 1-16.

133. Oberti, S. Manipulation of micrometer sized particles within a micromachined fluidic device to form two-dimensional patterns using ultrasound / S. Oberti, A. Neild, J. Dual // The Journal of the Acoustical Society of America. - 2007. - Vol. 121. - P. 778-785.

134. Odenbach, S. (Ed.) Ferrofluids, magnetically controllable fluids and their applications. Lecture Notes in Physics. / Odenbach, S. // New York: Springer. - 2002. -Vol. 594. - P. 1-256.

135. Osterman, N. Field-induced self-assembly of suspended colloidal membranes / N. Osterman, I. Poberaj, J. Dobnikar, D. Frenkel [et al.] // Physical Review Letters. - 2009.

- Vol. 103. - 228301.

136. Palacci, J. Living crystals of light-activated colloidal surfers / J. Palacci, S. Sacanna, A.P. Steinberg, D.J. Pine [et al.] // Science. - 2013. - Vol. 339. - P. 936-940.

137. Park, B.J. Magnetorheology: materials and application / B.J. Park, F.F. Fang, H.J. Choi // Soft Matter. - 2010. - Vol. 6. - P. 5246-5253.

138. Peter, D. Dielectrophoresis and AC-induced assembly in binary colloidal suspensions / P.D. Hoffman, P.S. Sarangapani, Y. Zhu // Langmuir. - 2008. - Vol. 24. -P. 12164-12171.

139. Philip, J. Optical properties and applications of ferrofluids - a review / J. Philip, J. M. Laskar // Journal of Nanofluids. - 2012. - Vol. 1. - P. 3-20.

140. Piet, D.L. Model of dynamic self-assembly in ferromagnetic suspensions at liquid interfaces / D.L. Piet, A.V. Straube, A. Snezhko, I.S. Aronson // Physical Review E. -2013. - Vol. 88. - 033024.

141. Polin, M. Anomalous vibrational dispersion in holographically trapped colloidal arrays / M. Polin, D.G. Grier, S.R. Quake // Physical Review Letters. - 2006. - Vol. 96.

- 088101.

142. Poulin, P. Direct measurement of colloidal forces in an anisotropic solvent / P. Poulin, V. Cabuil, D.A. Weitz // Physical Review Letters. - 1997. - Vol. 79. - P. 48624865.

143. Pradillo, G.E. Quincke rotor dynamics in confinement: rolling and hovering / G.E. Pradillo, H. Karani, P.M. Vlahovska // Soft Matter. - 2019. - Vol. 15. - P. 65646570.

144. Prieve, D.C. 2-D assembly of colloidal particles on a planar electrode / D.C. Prieve, P.J. Sides, C.L. Wirth // Current Opinion in Colloid and Interface Science. -2010. - Vol. 15. - P. 160-174.

145. Primo, F.L. In vitro studies of cutaneous retention of magnetic nanoemulsion loaded with zinc phthalocyanine for synergic use in skin cancer treatment / F.L. Primo, M.M.A. Rodrigues, A.R. Simioni, M.V.L. B. Bentley [et al.] // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2008. - Vol. 320. - P. e211-e214.

146. Rao, K.J. A force to be reckoned with: A review of synthetic microswimmers powered by ultrasound / K.J. Rao, F. Li, L. Meng, H. Zheng [et al.] // Small. - 2015. -Vol. 11. - P. 2836-2846.

147. Rallison, J.M. The deformation of small viscous drops and bubbles in shear flows / J.M. Rallison // Annual Review of Fluid Mechanics. - 1984. - Vol. 16. - P. 45-66.

148. Rosensweig, R.E. Heating magnetic fluid with alternating magnetic field / R.E. Rosensweig // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2002. - Vol. 252. - P. 370-374.

149. Sander, J.S. Magnetic transport, mixing and release of cargo with tailored nanoliter droplets / J.S. Sander, R.M. Erb, C. Denier, A.R. Studart // Advanced Materials. - 2012. - Vol. 24. - P. 2582-2587.

150. Santana-Solano, J. Short-time dynamics in quasi-two-dimensional colloidal suspensions / J. Santana-Solano, A. Ramirez-Saito, J.L. Arauz-Lara // Physical Review Letters. - 2005. - Vol. 95. - 198301.

151. Skjeltorp, A.T. Monodisperse particles and ferrofluids: a fruit-fly model system / A.T. Skjeltorp // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 1987. - Vol. 65. - P. 195-203.

152. Skjeltorp, A.T. Condensation and ordering of colloidal spheres dispersed in a ferrofluid / A.T. Skjeltorp // Physica A. - 1995. - Vol. 213. - P. 30-40.

153. Skjeltorp, A.T. Physical modelling using microparticles / A.T. Skjeltorp. In: Garrido L. (ed.) // Complex Fluids. - Lecture Notes in Physics. Springer, Berlin - 1993. - Vol. 415. - P. 243-267.

154. Skjeltorp, A.T. Self-assembly and dynamics of magnetic holes / A.T. Skjeltorp, J. Akselvoll, K. de Lange Kristiansen, G. Helgesen [et al.] In: Skjeltorp A.T., Belushkin A.V. (eds) // Forces, growth and form in soft condensed matter: at the interface between physics and biology. - Springer, Dordrecht: NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry. - 2004. - Vol 160. - P. 165-179.

155. Smallenburg, F. Phase diagram of colloidal spheres in a biaxial electric or magnetic field / F. Smallenburg, M. Dijkstra // Journal of Chemical Physics. - 2010. -Vol. 132. - 204508.

156. Snezkho, A. Magnetic manipulation of self-assembled colloidal asters / A. Snezkho, I.S. Aronson // Nature Materials. - 2011. - Vol. 10. - P. 698-703.

157. Snezkho, A. Self-assembled magnetic surface swimmers / A. Snezkho, M. Belkin, I. Aranson, W. Kwok // Physical Review Letters. - 2009. - Vol. 102. - 118103.

158. Squires, T.M. Breaking symmetries in induced-charge electro-osmosis and electrophoresis / T.M. Squires, M.Z. Bazant // Journal of Fluid Mechanics. - 2006. -Vol. 560. - P. 65-101.

159. Swan, J.W. Multi-scale kinetics of a field-directed colloidal phase transition / J.W. Swan, P.A. Vasquez, P.A. Whitson, E.M. Fincke [et al.] // Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. - 2012. - Vol. 109. - No. 40. - P. 1602316028.

160. Tasci, T. Surface-enabled propulsion and control of colloidal microwheels / T. Tasci, P. Herson, K. Neeves, D. Marr // Nature Communications. - 2016. - Vol. 7. -10225.

161. Tejero, C.F. Phase diagrams of simple fluids with extreme pair potentials / C.F. Tejero, A. Daanoum, H.N.W. Lekkerkerker, M. Baus // Physical Review Letters. -1994. - Vol. 73. - P. 752-755.

162. Trau, M. Field-induced layering of colloidal crystals / M. Trau, D.A. Saville, I.A. Aksay // Science. - 1996. - Vol. 272. - P. 706-709.

163. Tsukahara, S. Positive dielectrophoretic mobilities of single microparticles enhanced by the dynamic diffusion cloud of ions / S. Tsukahara, T. Sakamoto, H. Watarai // Langmuir. - 2000. - Vol. 16. - P. 3866-3872.

164. Van Blaaderen, A. Manipulating the self-assembly of colloids in electric fields / A. Van Blaaderen, M. Dijkstra, R. van Roij, A. Imhof [et al.] // European Physical Journal Special Topics. -2013. - Vol. 222. - P. 2895-2909.

165. Vesely, F.J. N-particle dynamics of polarizable Stockmayer-type molecules / F.J. Vesely // Journal of Computational Physics. - 1977. - Vol. 24. - P. 361-371.

166. Voth, G.A. Ordered clusters and dynamical states of particles in a vibrated fluid / G.A. Voth, B. Bigger, M. Buckley, W. Losert [et al.] // Physical Review Letters. -2002. - Vol. 88. - 234301.

167. Wang, W. Autonomous motion of metallic microrods propelled by ultrasound / W. Wang, L.A. Castro, M. Hoyos, T.E. Mallouk // ACS nano. -2012. - Vol. 6. - P. 6122-6132.

168. Wang, Z. A MD study on the equilibrium magnetization properties and structure of ferrofluids / Z. Wang, C. Holm, H.W. Müller // Physical Review E. - 2002. - Vol. 66. - 0214051.

169. Weis, J.J. Simple dipolar fluids as generic models of soft matter / J.J. Weis, D. Levesque // Advances in Polymer Science. - 2005. - Vol. 185. - P. 163-225.

170. Weddemann, A. Magnetic field induced assembly of highly ordered two-dimensional particle arrays / A. Weddemann, F. Wittbracht, B. Eickenberg, A. Hütten // Langmuir. - 2010. - Vol. 26. - P. 19225-19229.

171. Wu, K.T. Dynamic structure study of Fe3O4 ferrofluid emulsion in magnetic field / K.T. Wu, Y.D. Yao // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 1999. -Vol. 201. - P. 186-190.

172. Yakovlev, E.V. Tunable two-dimensional assembly of colloidal particles in rotating electric fields / E.V. Yakovlev, K.A. Komarov, K.I. Zaytsev, N.P. Kryuchkov [et al.] // Scientific Reports. - 2017. - Vol. 7. - 13727.

173. Yan, J. Linking synchronization to self-assembly using magnetic Janus colloids / J. Yan, M. Bloom, S.C. Bae, E. Luijten [et al.] // Nature. - 2012. - Vol. 491. - P. 578581.

174. Yan, S. Colloidal superstructures programmed into magnetic Janus particles / S. Yan, S.C. Bae, S. Granick // Advanced Materials. - 2015. - Vol. 27. - P. 874-879.

175. Yan, J. Rotating crystals of magnetic Janus colloids / J. Yan, S.C. Bae, S. Granick // Soft Matter. - 2015. - Vol. 11. - P. 147-153.

176. Zakinyan, A. Flows and instabilities of ferrofluids at the microscale / A. Zakinyan, E. Beketova, Y. Dikansky // Microfluidics and Nanofluidics. - 2017. - Vol. 21. - 88.

177. Zakinyan, A. Drops deformation and magnetic permeability of a ferrofluid emulsion / A. Zakinyan, Y. Dikansky // Colloids and Surfaces A. - 2011. - Vol. 380. -P. 314-318.

178. Zakinyan, A.R. Effect of microdrops deformation on electrical and rheological properties of magnetic fluid emulsion / A.R. Zakinyan, Y.I. Dikansky // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2017. - Vol. 431. - P. 103-106.

179. Zakinyan, A.R. Electrical conductivity of field-structured emulsions / A.R. Zakinyan, L.M. Kulgina, A.A. Zakinyan, S.D. Turkin // Fluids. - 2020. - Vol. 5. - 74.

180. Zakinyan, A.R. Rotating field induced torque on ferrofluid emulsion with deformable dispersed phase microdrops / A.R. Zakinyan, A.A. Zakinyan // Sensors and Actuators A: Physical. - 2020. - Vol. 314. - 112347.

181. Zhang, H. Global phase diagrams for dipolar fluids / H. Zhang, M. Widom // Physical Review E. - 1994. - Vol. 49. - P. 3591-3593.

182. Zhou, C. Twists and turns of orbiting and spinning metallic microparticles powered by megahertz ultrasound / C. Zhou, L. Zhao, M. Wei, W. Wang // ACS nano. -2017. - Vol. 11. - P. 12668-12676.

183. Zubarev, A.Yu. Condensation phase transitions in bidisperse colloids / A.Yu. Zubarev, L.Yu. Iskakova // Physica A. - 2005. - Vol. 349. - P. 1-10.